孙蔚如得知陕甘游击队成立的消息后，给王子元打电话过问此事，王子元随即派第三团骑兵营和汪新民的2营1部，前往水泉“围剿”。地下交通员李发荣及时派人向游击队报告了这一情况，谢子长立即召集部队进行作战动员和部署。王儒林带领第三支队占领尖山，控制最高点，以防止敌人偷袭。杜鸿范、张东皎带领第一、第二支队占领前沿大山峁，正面迎击敌人。姜耀、杜润滋率部坚守堡子，保证指挥部的安全。
6月2日，敌周维邦、梁占胜所部分两路对游击队实施包围，向大山峁发起强攻，游击队利用有利地形予以还击，将围剿之敌打退，周维邦被游击队员吕成义击毙，梁占胜也受了伤。战斗中，为利用政治攻势和平收编敌军，张东皎从战壕里走出来向旧部张丙辰喊话，不幸被敌人冷枪击中滚下山坡，为敌所擒。梁占胜劝说张东皎写信让游击队归降，张东皎严词拒绝，被残忍杀害。
由于杜鸿范在战斗中负伤，谢子长考虑到游击队面临的现状，决定撤离水泉地区，向海原进发，准备发动驻海原的沈毅民步兵营和靖远城内汪新民的骑兵营起义。当夜，游击队经裴家堡、雪山寺，到达白茨林。在白茨林休整一天后，游击队抵达海原的园子河，谢子长给沈毅民写信让他作内应，拟攻占海原县城，但由于沈被王子元扣押后已经变节，回信欺骗游击队开往宋家河畔，在那里等待会合。与此同时，汪新民也翻了脸，原定计划全部落空，游击队在宋家河畔重新进行整编。